摄影摄像基础教案.docx
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摄影摄像基础教案
摄影摄像基础教案
第一章节、光和彩色的基本知识
教学目的：
了解光和色彩的基本知识
教学重点：
三原色原理
教学难点：
相加混色法
一.彩色光的三要素
任何一种彩色光对人眼引起的视觉都可以用色调（Hue）、饱和度（Saturation）、及亮度（Brighness）三个参量来表示，这三个参量称为彩色光的三要素。
色调表示颜色的种类。
它由作用到人眼的彩色光的光谱功率分布决定。
例如红、绿、蓝等都是表示色调。
2-1光和彩色的基本知识
饱和度表示颜色的深浅程度。
即颜色的浓淡或鲜艳程度。
高饱和度的彩色光可因掺入白光被冲淡，变成低饱和度的彩色光，颜色变浅。
色调和饱和度又总称为色度，它即说明颜色的类别-色调，又说明颜色的浓淡-饱和度。
亮度是指彩色光的明亮程度。
即对人眼引起亮暗感觉的程度。
它与光照强度及物体的反射率有关。
亮度反映了光对人眼的刺激程度。
二.三基色原理
1.自然界中任何一种颜色都可以分解为三种基色。
2.任何一种颜色都可以用三种基色合成。
3.合成彩色的亮度由三个基色的亮度之和决定；
色度由三个基色分量的比例决定。
4.三种基色应该是相互独立的。
也就是说，三基
色的任何一种都不能由另外两种基色混合产生。
2-1光和彩色的基本知识
三.相加混色法
彩色电视采用的，将三种基色光按不同比例相
加而获得不同彩色光的方法，称为相加混色法。
在彩色电视技术中，采用的三基色为：
红、绿、蓝。
红光+绿光=黄光红光+青光=白光
绿光+蓝光=青光绿光+紫光=白光
蓝光+红光=紫光蓝光+黄光=白光
红光+绿光+蓝光=白光
补色：
与基色相加为白色的彩色，称为其基色的补色。
红、绿、蓝的补色为青、品（紫）、黄。
三基色原理为彩色电视奠定了基础，极大地简化了彩色图像的传输问题。
根据三基色原理，先把被拍摄景物的彩色光分解成红、绿、蓝三种基色光，再变换成三个基色电压予以传送。
在接收端，用三个基色电压分别控制彩色显像管中红、绿、蓝三种荧光粉的发光量，便可显示出所拍摄景物的彩色。
2-1光和彩色的基本知识
四.相减混色法
在彩色印刷、彩色影片和彩色绘画中采用相减混色法。
相减混色法是利用颜料、染料的吸色性质来实现的。
在相减混色法中通常选用：
青（C）、品（M）、黄（Y）为其三基色，实际运用中还加上黑色（K），称为CMYK颜色模式。
青、品、黄等比例混合为黑色。
2-1光和彩色的基本知识
2-1光和彩色的基本知识
加色法与减色法之对比
2-1光和彩色的基本知识
五.人眼对彩色细节的分辨力
人眼对彩色细节的分辨力远低
于对亮度（黑白）细节的分辨力。
如：
当白色背景上刚能分辨出黑色细节直径为1mm时，则在相同条件下,红色背景下的绿色细节要增大到2.5mm、而蓝-绿则要5mm。
另:
不同色调搭配的彩色其细节的分辨力也不相同
2-1光和彩色的基本知识
可造成对比
的色彩因素:
色调
饱和度
亮度
2-1光和彩色的基本知识
色调造成对比
2-1光和彩色的基本知识
饱和度造成对比
2-1光和彩色的基本知识
亮度造成对比
2-1光和彩色的基本知识
和
谐
2-1光和彩色的基本知识
2-1光和彩色的基本知识
2-2摄像机基本组成与工作原理
摄像机自上个世纪三十年代诞生以来，经历了由黑白——彩色、摄像管——电荷耦合器件CCD（ChargeCoupledDevice）、
模拟——数字等不同发展阶段。
总的趋势是向小型轻量、数字化、智能化方面发展。
虽然摄像机的发展使其电子系统愈发复杂精细，但操作调整却愈来愈简单快捷。
2-2摄像机基本组成与工作原理
一.摄像机的基本组成
无论是小巧玲珑的“掌中宝”摄录一体机，还是硕大无比的演播室用摄像机，虽然它们的外形很不相同，但就其工作原理来说却是极为相似的。
我们都可以把它们分成如下几个部分：
1.光学系统2.光电转换器件
3.视频处理电路4.调整与控制
5.寻像器6.电源部分
摄录一体机则还有信号记录存储、话筒等部分。
2-2摄像机基本组成与工作原理
第二章节：
摄像机的基本原理
教学目的：
了解摄像机的基本原理
教学重点：
摄像机基本组成与工作原理
教学难点：
摄像机的工作原理
1.三基色光像的产生摄像机通过镜头选择一定范围的景致，并聚焦形成彩色光学图像，彩色光像由装在机身里的分色棱镜，将其分解成红、绿、蓝（R、G、B）三个单色光像。
2-2摄像机基本组成与工作原理
2.视频（图像）信号的产生
在三个单色光像的成像位置处，分别安置了三个光电转换器件——CCD，它的作用是将光学图像转化成电信号，称为视频（图像）信号。
这个视频信号能被电视机转化成人眼可以看到的屏幕光像。
特别要说明的是CCD性能指标的高低，是决定摄像机质量最为重要、最为直接的因素，从画面质量上来看，无论是“优良的画面”，还是“不够好的画面”，都可以在CCD中找到最主要的答案。
2-2摄像机基本组成与工作原理
3.视频（图像）信号的处理与输出
CCD转换出来的电信号，是十分微弱和不完善的，要经过视频信号处理电路的放大校正加工，才能形成符合一定标准的视频（图像）信号输出。
4．控制与调整
摄像机要能够方便快捷地拍摄出曝光准确、色彩逼真的画面，必要的控制与调整是十分重要的。
如对镜头光圈的自动控制、黑白平衡的调整等。
2-2摄像机基本组成与工作原理
归纳总结：
1.光学系统（组成：
变焦距镜头、色温转换片、分色棱镜）
作用：
成像、色温转换、分光。
2.光电转换器件（组成：
CCD摄像器件）
作用：
光电转换。
3.视频处理电路（组成：
预放器、视频信号处理电路、编码器等）
作用：
对视频信号进行放大、校正处理；编码输出。
2-2摄像机基本组成与工作原理
4.调整与控制（组成：
黑、白平衡调整、光圈、增益、聚焦调整等）
作用：
摄像机状态调整和功能控制。
5.寻像器（组成：
电子取景器、LCDLiquidCrystalDisplay液晶显示屏）
作用：
取景、回放
6.电源部分（组成：
电池、交流适配器）
作用：
为摄像机提供动力。
2-2摄像机基本组成与工作原理
此外摄录一体机则还有
7.信号记录存储部分
组成：
磁带记录、光盘记录、硬盘记录
作用：
记录视音频信号。
8.话筒
组成：
机内话筒、外接话筒
作用：
拾取音频信号。
2-3视音频信号与接口
第三章节：
模拟视频信号与接口
教学目的：
了解模拟视频信号与接口
教学重点：
视频信号分类及接口分类
教学难点：
摄像机的工作原理
三基色信号：
红（R）、绿（G）、蓝（B）三基色信号。
三根电缆输出。
接口：
BNC（专业）。
2．分量信号：
亮度信号（Y）和两个色差信号
（U/B-Y/Cb、V/R-Y/Cr）这是电视技术的彩色表述空间。
三根电缆输出。
接口：
BNC或RCA（非专业）。
3．亮色分离信号：
亮度信号（Y）、色度信号（C）。
一根多芯电缆输出。
接口：
Y/C（S-Video）。
4．复合信号：
彩色全电视信号（Video），亮色复合信号。
一根电缆输出。
接口：
BNC或RCA。
5.高（射）频信号：
由图像信号（Video）与伴音信号
（Audio）调制而得。
接口：
RF如用有线电视传输，则一根电缆输出。
广播级模拟视频标准：
大于5M带宽
2-3视音频信号与接口
2-3视音频信号与接口
二.数字视频信号接口
1．SDI（SerialDigitalInterface-串行数字接口）有若干种不同码率和标准的串行数字信号，有数字复合与数字分量之区别，一般用于全比特数字设备。
接口：
BNC。
附录：
数字分量全比特码率：
216Mbps
数字分量降比特码率：
A.DV：
25MbpsB.DVCPRO：
25、50、100Mbps
C.DigitalBetacam125Mbps
广播级数字视频码率标准：
大于40Mbps
2-3视音频信号与接口
2.IEEE1394（Firewire、Ilink、DV）
InstituteofElectricalandElectronicsEngineers（美国）电气和电子工程师协会
IEEE1394为美国Apple公司1995年开发的计算机串行接口技术。
现已广泛应用于数字多媒体、AV设备中。
A.传输数据码率：
100-400Mbps
B.支持热拔插（带电拔插）
C.有6针连接器／6芯（单根）电缆
和4针连接器／4芯（单根）电缆两种
2-3视音频信号与接口
3.USB（UniversalSerialBus-通用串行总线）1994年11月Compaq、IBM、Microsoft等公司联合制订的计算机设备接口技术标准。
现已广泛应用于数字多媒体、AV设备。
USB1.1（发表于1998-9）
A.传输数据码率：
有1.5Mbps和12Mbps两种
B.支持热拔插（带电拔插）
C.可为连接设备供电：
有100mA和500mA两种
USB2.0（发表于1999-4）
1999年4月康柏、惠普、英特尔、微软、飞利浦、NEC等公司又联合制订了USB2.0标准。
A.传输数据码率：
480MbpsB.兼容USB1.1
2-3视音频信号与接口
三.模拟音频接口：
1.平衡接口（专业）：
Cannon-XLR型、Tuchel
2.非平衡接口（非专业）：
RCA
2.5、3.5和6.5mm话筒插头
附录一：
四种常用彩色模式
归纳总结：
四种常用彩色模式
1.RGB
相加混色法：
红绿蓝三基色。
2.CMYK
相减混色法：
青品黄三基色加黑色。
3.HSB
彩色三要素：
色调、饱和度和亮度。
4.YUV
电视分量信号：
亮度信号和两个色差信号。
附录二：
彩色电视系统传像示意
附录三：
彩色电视制式
第四章节时、摄像机的镜头
教学目的：
了解摄像机的镜头
教学重点：
摄像机的镜头分类
教学难点：
摄像机镜头的工作原理
摄像机通过装在其机身上的镜头来拍摄景物。
为了使用的方便，摄像机基本都是配备焦距可连续改变的变焦距镜头。
变焦距镜头的许多基本参数与特性与定焦距镜头无异，如焦距、光圈、焦点、景深等，故不赘述。
需要讨论的是变焦距镜头装在摄像机上的一些特殊问题。
2-4摄像机的镜头
一．成像尺寸
成像尺寸是指光像在CCD芯片上成像的大小，它与所用
CCD芯片的大小有关。
CCD对角线成像尺寸（宽×高）镜头焦距参考机型
2/3〞11.0mm8.8×6.6mm9～143mmAJ-D910WAE
1/2〞8.2mm6.6×4.8mm8.5～102mmAJ-D700E
1/3〞5.9mm4.7×3.5mm5.1～51mmDCR-PC330E
1/3.6〞5.0mm4.0×3.0mm4.5～45mmDCR-TRV75E
1/4〞4.5mm3.6×2.7mm4.2～42mmDCR-PC115E
1/4.7〞3.8mm3.0×2.3mm3.6～43mmDCR-HC1000E
1/53.6mm2.9×2.2mm3.2～32mmDCR-VD210E
1/63.0mm2.4×1.8mm2.3～23mmDCR-DVD91E
2-4摄像机的镜头
二．视场角
成像尺寸确定后，镜头具有一个确定的视野。
镜头对这个视野的高度或宽的最大张角称为视场角。
视场角有垂直视场角和水平视场角两种。
若成像高度为H，
2-4摄像机的镜头
标准镜头”的概念
一般来说，用镜头焦距长度与成像面对角线长度相当的镜头拍摄的画面，比较符合人眼的透视感觉，此时的水平视场角大约为45度，人们把这样焦距的镜头称为“标准镜头”。
摄像师要清楚地知道所用摄像机CCD的成像尺寸，这样就能明确标准镜头、广角镜头和长焦镜头分别对应的镜头焦距，这点极为重要！
视场角可使我们准确地计算出视场范围的大小。
2-4摄像机的镜头
2-4摄像机的镜头
视场角，焦距与成像尺寸
视场角、焦距与成像尺寸关系极大,从表上的数据中可清楚看到:
焦距相同的镜头,用在成像尺寸不同的摄像器件上,其视场角相差很大。
一般来说，由于摄像器件成像尺寸较小,装在摄像机上的变焦距镜头，其广角明显不足,窄角（长焦）略显富裕。
（这是相对于
135mm照像机常用镜头而言的）
2-4摄像机的镜头
三．倍率镜
倍率镜也称扩展镜，放大镜。
加入倍率镜后，原镜头的焦距可扩展若干倍。
如加入2倍（×2）的倍率镜,原镜头焦距9—143mm，则变为18—286mm。
要注意的是，加入倍率镜后，到达成像面上的光通量将减少。
加入×2的倍率镜后，光通量是未加时的1/4，光
圈要增大2档。
2-4摄像机的镜头
四.后焦（截）距
镜头的最后一个透镜表面到成象面之间的距离称为后焦（截）距。
在此之间放置色棱镜。
后焦距调整好后，不要轻易变动，否则聚焦不清晰。
（现象为：
长焦端清晰，拉开后短焦端模糊。
）
2-4摄像机的镜头
2-5摄像机的曝光控制
2-5摄像机的曝光控制
摄像机要拍摄出影调适当、层次丰富的画面，就要掌握好曝光。
第五章节、摄像光线
教学目的：
了解摄像拍摄的光线需要
教学重点：
被摄主体的亮度范围
教学难点：
被摄主体的亮度范围
1.被摄主体的亮度范围
即被摄主体最亮处的亮度值与最暗处的亮度值的差值范围。
目前，彩色电视系统能反映景物的亮度范围一般为一比几十,大约为5至6个亮度等级（1：
32至1：
64）。
2-5摄像机的曝光控制
景物亮度范围
01.画面中有太阳的风景1：
2，000，000
02.在晦暗的室内拍摄窗外的1：
100，000
明亮景物
03.通过拱门拍摄明亮的风景1：
1000—1：
10000
04.在狭窄的街道拍摄带有受1：
100—1：
500
日光照明的房屋
05.直射阳光下带有很暗前景1：
100—1：
500
的风景
06.直射阳光下带有前景的风景1：
20—1：
60
07.直射阳光下没有前景的风景1：
10—1：
30
2-5摄像机的曝光控制
景物亮度范围
08.雾中没有前景的风景1：
2—1：
3
09.阴暗天气没有前景的风景1：
5—1：
10
10.直射阳光下无前景有山的风景1：
10—1：
40
11.阴天无前景有山的风景1：
5—1：
10
12.阳光下以开敞风景为背景带1：
10—1：
15
明亮人物肖像
13.阳光下以开敞风景为背景带1：
20—1：
100
暗色人物肖像
14.夏季由飞机上拍摄地面1：
3—1：
6
15.冬季由飞机上拍摄地面1：
6—1：
10
2-5摄像机的曝光控制
2.直线段曝光
即要把被摄主体的亮度范围，控制在光电反应的直线段（线性变化）的部分，只有这样才能真确反映被摄主体的明暗层次及色彩。
2-5摄像机的曝光控制
摄像机中用于曝光控制的手段主要有四类，即光圈控制、电子快门、动态对比度控
制电路和增益控制电路的使用。
二．光圈控制
摄象机中的光圈控制方式有三种，即手
动光圈、自动光圈和瞬时（自动）光圈。
2-5摄像机的曝光控制
1．手动光圈
手动光圈就是人为地控制光圈的大小，来实现对画面的曝光。
手动光圈适用于广泛的拍摄场合，只要光圈的调整与运机、调焦等操作并不矛盾，又能掌握好恰当的曝光量都可采用。
特别注意：
由于使用手动光圈时，曝光量的多少全凭摄像师在寻像器中对画面的观察，因而寻像器的亮度和对比度是否正确，对曝光的掌握就显得非常重要。
使用前预先的检查是必须的，否则极易引起误差。
2-5摄像机的曝光控制
2．自动光圈
为了操作的简便快捷，省去摄象师光圈跟踪的麻烦，现代摄像机都设有自动光圈功能。
自动光圈的工作原理简单地说，是在图象的心部分选取R、G、B三基色信号中电平最大者，再取其平均值。
放大后与一基准电平相比较，产生误差电压，用它来驱动光圈控制电机，实现光圈自动调整。
从而使信号保持在预定的标准电平上。
通常这个基准电平为峰值电平的70%。
2-5摄像机的曝光控制
窗口：
“图象的中心部分”即为窗口，也就是选取比较信号的部分。
“窗口”面积因摄像机不同而不同，常见的窗口面积为20-40%。
显然只有窗口内的景物亮度对自动光圈的控
制变化起作用。
自动光圈的使用场合：
一般为亮度较为均
匀，反差不是太大的景物，或是抢拍新闻等难以过细调整光圈的场合。
2-5摄像机的曝光控制
3．瞬时光圈
瞬时光圈的使用方法因摄像机的不同而不同。
但基本上都是小窗口下的自动光圈工
作方式。
2-5摄像机的曝光控制
瞬时光圈的使用方法：
摄象机工作在手动光圈工作状态下，按下“瞬时光圈”按钮，此时摄像机立即转入“自动光圈”工作方式，只不过此时的窗口为小窗口（因而它是“自动光圈”功能的一个补充），释放“瞬时光圈”按钮，摄像机又恢复“手动光圈”工作方式，此时光圈继续保持刚才自动调整的位置上。
2-5摄像机的曝光控制
瞬时光圈的使用场合：
往往是在图像明暗反差很大，拍摄主体处于逆光情况下使用；在用手动光圈拍摄时，突然拍摄到亮度差别较大的景物，需要立即调节光圈时，可使用瞬时光圈。
另外，瞬时光圈还可作为测光表使用。
注：
自动光圈和瞬时光圈是摄像机中两项方便
曝光的功能。
2-5摄像机的曝光控制
三.电子快门
摄像机在拍摄快速运动物体时，由于在一场时间内，物体光像在CCD感光面上的位移，会造成图像的模糊。
物体运动速度愈快，图像愈模糊。
使用电子快门可以提高物体动态清晰度，改善快速运动物体图像的清晰程度，减轻图像的模糊程度。
另外，电子快门和光圈的配合使用，可以对曝光量进行控制，影响景深。
2-5摄像机的曝光控制
1．电子快门基本原理
在没有电子快门作用时（即常设的1/50秒），光像转变为电子的时间为1/50秒。
在此期间内，运动物体的光像在CCD感光面上的位移，使得由此产生的图像电信号包含了位移的信息，因而造成了图像的模糊。
2-5摄像机的曝光控制
当使用电子快门时
（如1/100、1/1000秒）光像转变为电子的时间即为电子快门时间，采样时间可大为缩短（可根据运动物体速度选择电子快门速度），产生图像模糊的信息也随之减少，运动物体的轮廓
就会清晰起来。
2-5摄像机的曝光控制
2．电子快门的使用
由于使用电子快门时采样时间变短，等效于降低了摄像机的灵敏度，视频信号的电平也会随之降低。
为了保证视频信号的幅度，必须开大光圈，电子快门速度每提高一档，圈也要提高一档。
2-5摄像机的曝光控制
四.动态对比度控制电路（DCC）
动态对比度控制电路（DCC-DynamicContrastControl），又称自动拐点控制电路。
摄像机能够线性地反映景物亮度的范围为一比数十，即动态范围为数十。
为了增加摄像机的动态范围，专业摄像机一般都装有动态对比度控制电路（DCC），借以提高摄像机拍摄景物的亮度范围。
2-5摄像机的曝光控制使用该电路时，摄像机可根据输入信号电平自动调整白压缩的起点（也称拐点）。
当景物亮度范围超过数十（如数百）时，拐点降到85%，使重现图像的高亮度区仍有一定的灰度层次，虽然有些失真，但不至于是什么层次都没有的惨白一片。
DCC电路的使用，可将被摄景物的亮度（动态）范围扩大到逼近电影胶片的对比度
范围——600%。
2-5摄像机的曝光控制
五.增益控制
像机中的增益控制也能影响视频信号的幅度。
一般来说，增益是指摄像机中的视频处理电路对CCD产生的图像信号（包括有用的信号和干扰信号）的放大能力。
增益是与信噪比有着密切关系的一个参量。
2-5摄像机的曝光控制
当照明条件良好时，有用的图像信号比较强，摄像机的增益量并不需要太大时，就能得到符合标准的视频信号输出幅度（这一点是必须的）。
此时其信噪比为正常值。
当在一个极暗的拍摄环境中，有用的图信信号是很弱的，为了达到规定的视频幅度。
加大增益量是可以的，但于此同时无用的干扰信号也同时被放大了。
其效果就是信噪比变低，画面质量下降（画面颗粒状现象加重）。
现代摄像机中增益控制有三类：
2-5摄像机的曝光控制
自动增益摄像机根据入射光线的强弱在保证一定的信噪比的情况下，自动调整对信号的放大量。
这对摄像师来说是十分便利的。
这是摄像机基本状态。
2．正增益许多摄像机上设有若干档手控增益开关（如+12dB、+24dB、+36dB等），在光线极暗的情况下使用正增益，可得到有图像的画面，但这样做会使信噪比大大降低，画面质量变差。
因此要谨慎使用正增益，在条件可能的情况下，还是要增加照明。
3．负增益负增益并非是负的放大量。
而是在光线照明很好时，人为地控制减小对图像信号的放大量，由此带来的好处是提高了信号的信噪比，使画质更好。
2-5摄像机的曝光控制
六.摄像机曝光控制的运用
如被摄景物的亮度范围，超过了摄像机能够反映的亮度范围，可用以下方法来改善：
1.为被摄景物的暗部补光，缩小光比。
2.根据艺术需要,采用暗部,中部,亮部曝光法。
3.使用DCC电路。
方法原则：
减小光比！
另外，如有可能：
1.改变构图，减小光比。
2.调整画面中的高光景物，减小光比。
2-6摄像机的色彩控制
摄像机要拍摄出色彩还原正确的画面，色彩控制非常重要。
摄像机中用于色彩控制的手段主要有两点，即色温转换片与白平衡调整。
自然界各种景物呈现的彩色,不仅与景物本身的特性有关,而且与照明光源的颜色（即光谱成分）有关。
第六章节、摄像机的色彩控制
教学目的：
了解摄像拍摄的色彩控制
教学重点：
色温和增益
教学难点：
色温调节
一．光源的色温与色温转换片
1．色温：
当绝对黑体在某一特定的温度下，其辐射的光波与某一光源的光波具有相同的特性时，则绝对黑体的这一特定温度就定义为该光源的色温。
用开氏度（K）表示。
注意：
色温是表征光源色度的物理量，而不是表征光源温度的物理量。
2-6摄像机的色彩控制
2-6摄像机的色彩控制
2．色温校正片
彩色摄像机的分色装置是以色温为3200K的演播室卤钨灯为基准设计制造的。
摄像机在不同光源照明下拍摄同一景物时，由于光源色温的不同，屏幕上重现景物的彩色也会有所不同。
摄像机为适应不同光源，必须对光源色温进行校正，以保证正确重现被摄景物的彩色。
2-6摄像机的色彩控制
具体办法：
在变焦距镜头与分色装置之间加入数片色温校正片，利用它的光谱响应特性，补
偿因光源色温不同引起的重现彩色失真。
色温校正片的作用：
将（入射到摄像机中的）照明光源的色温转换成（接近）3200K。
注意：
经过色温校正片校正过的光源色温，并不能精确等于3200K。
要正确重现被摄景物的彩色，还需要调整摄像机的白平衡。
2-6摄像机的色彩控制
注：
使用色温校正片是对光源色温的粗校、调整摄像机的白平衡则是对光源色温的
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